環(huán)境微生物學(xué)教學(xué)課件-緒論-環(huán)境工程微生物學(xué)

環(huán)境工程微生物學(xué)

張冬梅Tel69036；E-mail：871635317@2021/6/181第一章緒論課程安排學(xué)分：3，考試課理論課：1～12周復(fù)習(xí)課：2個學(xué)時實驗課：13～15周考試：18周成績：平時：30%，考試：70%2021/6/182第一章緒論1、《環(huán)境微生物學(xué)》王家玲等（華中科技大學(xué)），高等教育出版社，20032、《環(huán)境微生物工程》馬文漪等（南京大學(xué)），南京大學(xué)出版社，1999。3、《微生物學(xué)教程》（第二版），周德慶主編，高教出版社，2002。參考書目2021/6/183第一章緒論微生物微生物學(xué)環(huán)境與環(huán)境科學(xué)環(huán)境微生物學(xué)2021/6/184第一章緒論第一章緒論第一節(jié)微生物的概述第二節(jié)微生物的分類第三節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展史第四節(jié)微生物的命名第五節(jié)環(huán)境微生物學(xué)研究的內(nèi)容和對象第六節(jié)環(huán)境的現(xiàn)狀和面臨的問題與微生物2021/6/185第一章緒論第一節(jié)微生物的概述一、什么是微生物微生物是一些形體微小，以單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞、甚或是沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的形式存在的低等生物的統(tǒng)稱。2021/6/186第一章緒論動物的模式細(xì)胞動物細(xì)胞核細(xì)菌病毒動物、植物和微生物個體大小尺度范圍不同生物類型細(xì)胞大小的比較微生物與其它生物種類的體積比較2021/6/187第一章緒論二、微生物特點(diǎn)：2μm0.5μm桿菌80個桿菌肩并肩總寬度=1根頭發(fā)絲的寬度1500個桿菌首尾相連總長度=1粒芝麻的長度

m級：光鏡可見nm級：電鏡可見1.形體微小、比表面積大2021/6/188第一章緒論2.吸收多、轉(zhuǎn)化快吸收速度是人的300萬倍E.coli每小時消耗自身重量2000倍的糖

微生物代謝類型多樣。①基質(zhì)廣泛；②能源譜寬；③適應(yīng)性強(qiáng)；④代謝產(chǎn)物多樣。2021/6/189第一章緒論3、生長旺，繁殖快大腸桿菌在合適的生長條件下：12.5～20分鐘繁殖1代。每小時分裂3代，由1個變成8個。經(jīng)24小時分裂72代，重約4722噸。經(jīng)48小時可產(chǎn)生2.2×1043個后代。1、發(fā)酵工業(yè)：2、遺傳學(xué)研究：縮短實驗周期3、致病菌：傳布快，危害大鼠疫：14世紀(jì)，歐洲1/4人口死亡馬鈴薯晚疫?。?845~1846年，歐洲100萬人口餓死肝炎：80年代上海30萬人口愛滋?。航虬筒柬f1/4人口感染2021/6/1810第一章緒論4、適應(yīng)性強(qiáng)，易變異對營養(yǎng)物質(zhì)的利用上的適應(yīng)性。對環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”的適應(yīng)性。耐0℃～－196℃低溫耐250℃～300℃的高溫耐鹽（飽和鹽水）耐干燥（產(chǎn)芽孢細(xì)菌、真菌孢子）耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射適應(yīng)性2021/6/1811第一章緒論5、分布廣，種類多微生物在自然界的分布：無處不在，無孔不入分布廣：土壤空氣水域生物體內(nèi)外極端環(huán)境正常環(huán)境高空深海底2000米深的地層溫泉2021/6/1812第一章緒論種類多：地球上的微生物：估計有100萬種以上已發(fā)現(xiàn)的微生物：約有10萬種已開發(fā)利用的微生物：約1000種

微生物的微觀性研究手段的限制分離培養(yǎng)的局限2021/6/1813第一章緒論第二節(jié)微生物的分類無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物—病毒具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物生物原核生物真核生物真細(xì)菌古細(xì)菌真菌藻類原生動物動物植物真細(xì)菌真菌藻類原生動物動物植物真核生物古細(xì)菌生物沃氏提出的三域（三原界）分類系統(tǒng)2021/6/1814第一章緒論微生物的命名采用“雙名法”，屬名(第一個字母大寫)+種名(第一個字母小寫)構(gòu)成。學(xué)名=屬名+種名+(首次定名人)+現(xiàn)名定名人+現(xiàn)名定名年份必要（斜體）可省略（正體）例如，大腸埃希氏菌（簡稱大腸桿菌）Escherichiacoli(Migula)CastellanietChalmers19192021/6/1815第一章緒論第三節(jié)微生物的發(fā)展史2021/6/1816第一章緒論發(fā)展時期經(jīng)歷時間特點(diǎn)史前期4000年前～公元1676年發(fā)酵、釀造初創(chuàng)期1676年～1860年發(fā)現(xiàn)了微生物的存在奠基期1861年～1896年開創(chuàng)尋找病源微生物的黃金時期；進(jìn)入生理學(xué)研究發(fā)展期1897年～1952年形成普通微生物學(xué)成熟期1953年～分子生物學(xué)誕生；生物工程誕生微生物學(xué)發(fā)展簡介2021/6/1817第一章緒論一、史前時期（直觀應(yīng)用時期）春秋戰(zhàn)國時期微生物分解有機(jī)物質(zhì),漚糞積肥。公元二世紀(jì)的《神農(nóng)本草經(jīng)》

白僵蠶治病。公元6世紀(jì)后魏的賈思勰《齊民要術(shù)》谷物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜。豆科植物與其它作物輪作2021/6/1818第一章緒論二、初創(chuàng)時期（形態(tài)學(xué)發(fā)展時期）（17世紀(jì)下半葉——十九世紀(jì)中葉）使用顯微鏡觀察微生物世界的時期。代表人物：列文·虎克貢獻(xiàn):（１）發(fā)現(xiàn)了微生物世界（２）科學(xué)地描述了微生物的形態(tài)并闡述了它們的繁茂性．1676年，荷蘭，列文虎克，單式顯微鏡2021/6/1819第一章緒論三、奠基時期（生理學(xué)發(fā)展時期）十九世紀(jì)下半葉有關(guān)微生物的兩個疑難問題：1、生物是自然產(chǎn)生的嗎？2、傳染性疾病的本質(zhì)是什么？2021/6/1820第一章緒論新鮮食品擱置細(xì)菌檢定無細(xì)菌腐敗食品細(xì)菌檢定有細(xì)菌自然發(fā)生說由非生命的物質(zhì)自然發(fā)生１、巴斯德與自然發(fā)生說2021/6/1821第一章緒論巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個實驗第一個實驗：空氣乙醇、醚混合物棉纖維沉淀物檢測2021/6/1822第一章緒論加熱營養(yǎng)液密封放置細(xì)菌檢測無細(xì)菌檢出自然發(fā)生說質(zhì)疑：無機(jī)物自然變?yōu)樯袡C(jī)體必須提供新鮮的空氣巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個實驗第二個實驗：2021/6/1823第一章緒論巴斯德反駁自然發(fā)生說的三個實驗第三個實驗：2021/6/1824第一章緒論２、科赫與疾病的病菌說科赫的有關(guān)實驗——病原菌的發(fā)現(xiàn)炭疽病——炭疽芽孢桿菌科赫法則(證明某微生物是某疾病病原菌的四項要求)1、在患病動物中存在可疑病原有機(jī)體，而健康動物中沒有；2、可疑有機(jī)體在純培養(yǎng)中生長；3、純培養(yǎng)中的可疑有機(jī)體細(xì)胞，能引起健康動物發(fā)??；4、可疑有機(jī)體被再次分離，并且和最初分離的有機(jī)體一樣；2021/6/1825第一章緒論四、發(fā)展時期（生物化學(xué)水平）始于二十世紀(jì)初，代表人物：E.Büchner（1897年）畢希納

酵母細(xì)胞石英砂研磨過濾濾液葡萄糖酵母細(xì)胞酒精、CO22021/6/1826第一章緒論五、成熟時期（分子水平）始于二十世紀(jì)五十年代電子顯微鏡的使用DNA的發(fā)現(xiàn)2021/6/1827第一章緒論二、微生物學(xué)1.定義微生物學(xué)（microbiology）是在分子、細(xì)胞、個體或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的學(xué)科。2021/6/1828第一章緒論2.微生物學(xué)有許多分支學(xué)科：依據(jù)研究的生命現(xiàn)象，可劃分為微生物分類學(xué)、微生物生理學(xué)、微生物遺傳學(xué)等。依據(jù)微生物的應(yīng)用領(lǐng)域，又可將微生物學(xué)劃分為工業(yè)微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等。環(huán)境微生物學(xué)是微生物學(xué)的重要分支學(xué)科之一。2021/6/1829第一章緒論第四節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容一、環(huán)境與環(huán)境科學(xué)

“環(huán)境”(environment):環(huán)境科學(xué)中的環(huán)境是指以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的綜合體。

環(huán)境組成:按組成要素，可把整個自然環(huán)境分為大氣環(huán)境、水體環(huán)境、土壤環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。也稱大氣圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、巖石圈(lithosphere)和生物圈(biosphere)。2021/6/1830第一章緒論環(huán)境科學(xué)(environmentalscience)是研究人類與環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科。在宏觀上研究人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境之間的相互作用和影響；在微觀上研究環(huán)境中的物質(zhì)，尤其是污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化和蓄積規(guī)律。重點(diǎn)研究與人們健康直接相關(guān)的生活環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境，因污染所致的環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律及其綜合整治技術(shù)與方法。2021/6/1831第一章緒論環(huán)境微生物學(xué)的研究內(nèi)容一、自然環(huán)境中微生物的多樣性二、自然環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究

三、污染環(huán)境中的微生物生態(tài)學(xué)研究四、廢棄物生物處理中微生物學(xué)原理和方法的研究生物膜法活性污泥法環(huán)境微生物學(xué)：研究人類的生存環(huán)境與微生物之間相互關(guān)系的科學(xué)。環(huán)境生物學(xué)微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)2021/6/1832第一章緒論第五節(jié)環(huán)境的現(xiàn)狀和面臨的問題與微生物赤潮是指海洋中某些浮游生物（尤指藻類）、原生動物或細(xì)菌等在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性繁殖或聚集達(dá)到某一水平，引起水色變化或?qū)ζ渌Ｑ笊锂a(chǎn)生危害作用的一種生態(tài)異?，F(xiàn)象。赤潮2021/6/1833第一章緒論1992年世界環(huán)境與發(fā)展大會上通過的定義是“包括氣候和人類活動在內(nèi)種種因素造成的干旱、半干旱和亞濕潤地區(qū)的土地退化”。也就是由于大風(fēng)吹蝕，流水侵蝕，土壤鹽漬化等造成的土壤生產(chǎn)力下降或喪失，都稱為荒漠化。

荒漠化2021/6/1834第一章緒論水體污染（有毒